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Theorem cntzsubg

Description: Centralizers in a group are subgroups. (Contributed by Stefan O'Rear, 6-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses cntzrec.b B = Base M
cntzrec.z Z = Cntz M
Assertion cntzsubg M Grp S B Z S SubGrp M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cntzrec.b B = Base M
2 cntzrec.z Z = Cntz M
3 grpmnd M Grp M Mnd
4 1 2 cntzsubm M Mnd S B Z S SubMnd M
5 3 4 sylan M Grp S B Z S SubMnd M
6 simpll M Grp S B x Z S y S M Grp
7 1 2 cntzssv Z S B
8 simprl M Grp S B x Z S y S x Z S
9 7 8 sselid M Grp S B x Z S y S x B
10 eqid inv g M = inv g M
11 1 10 grpinvcl M Grp x B inv g M x B
12 6 9 11 syl2anc M Grp S B x Z S y S inv g M x B
13 ssel2 S B y S y B
14 13 ad2ant2l M Grp S B x Z S y S y B
15 eqid + M = + M
16 1 15 grpcl M Grp x B inv g M x B x + M inv g M x B
17 6 9 12 16 syl3anc M Grp S B x Z S y S x + M inv g M x B
18 1 15 grpass M Grp inv g M x B y B x + M inv g M x B inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M y + M x + M inv g M x
19 6 12 14 17 18 syl13anc M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M y + M x + M inv g M x
20 1 15 grpass M Grp y B x B inv g M x B y + M x + M inv g M x = y + M x + M inv g M x
21 6 14 9 12 20 syl13anc M Grp S B x Z S y S y + M x + M inv g M x = y + M x + M inv g M x
22 21 oveq2d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M y + M x + M inv g M x
23 19 22 eqtr4d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M y + M x + M inv g M x
24 15 2 cntzi x Z S y S x + M y = y + M x
25 24 adantl M Grp S B x Z S y S x + M y = y + M x
26 25 oveq1d M Grp S B x Z S y S x + M y + M inv g M x = y + M x + M inv g M x
27 26 oveq2d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x + M y + M inv g M x = inv g M x + M y + M x + M inv g M x
28 23 27 eqtr4d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M x + M y + M inv g M x
29 1 15 grpcl M Grp y B inv g M x B y + M inv g M x B
30 6 14 12 29 syl3anc M Grp S B x Z S y S y + M inv g M x B
31 1 15 grpass M Grp inv g M x B x B y + M inv g M x B inv g M x + M x + M y + M inv g M x = inv g M x + M x + M y + M inv g M x
32 6 12 9 30 31 syl13anc M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x + M y + M inv g M x = inv g M x + M x + M y + M inv g M x
33 1 15 grpass M Grp x B y B inv g M x B x + M y + M inv g M x = x + M y + M inv g M x
34 6 9 14 12 33 syl13anc M Grp S B x Z S y S x + M y + M inv g M x = x + M y + M inv g M x
35 34 oveq2d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x + M y + M inv g M x = inv g M x + M x + M y + M inv g M x
36 32 35 eqtr4d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x + M y + M inv g M x = inv g M x + M x + M y + M inv g M x
37 28 36 eqtr4d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M x + M y + M inv g M x
38 eqid 0 M = 0 M
39 1 15 38 10 grprinv M Grp x B x + M inv g M x = 0 M
40 6 9 39 syl2anc M Grp S B x Z S y S x + M inv g M x = 0 M
41 40 oveq2d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M y + M 0 M
42 1 15 grpcl M Grp inv g M x B y B inv g M x + M y B
43 6 12 14 42 syl3anc M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y B
44 1 15 38 grprid M Grp inv g M x + M y B inv g M x + M y + M 0 M = inv g M x + M y
45 6 43 44 syl2anc M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M 0 M = inv g M x + M y
46 41 45 eqtrd M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y + M x + M inv g M x = inv g M x + M y
47 1 15 38 10 grplinv M Grp x B inv g M x + M x = 0 M
48 6 9 47 syl2anc M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x = 0 M
49 48 oveq1d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x + M y + M inv g M x = 0 M + M y + M inv g M x
50 1 15 38 grplid M Grp y + M inv g M x B 0 M + M y + M inv g M x = y + M inv g M x
51 6 30 50 syl2anc M Grp S B x Z S y S 0 M + M y + M inv g M x = y + M inv g M x
52 49 51 eqtrd M Grp S B x Z S y S inv g M x + M x + M y + M inv g M x = y + M inv g M x
53 37 46 52 3eqtr3d M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y = y + M inv g M x
54 53 anassrs M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y = y + M inv g M x
55 54 ralrimiva M Grp S B x Z S y S inv g M x + M y = y + M inv g M x
56 simplr M Grp S B x Z S S B
57 simpll M Grp S B x Z S M Grp
58 simpr M Grp S B x Z S x Z S
59 7 58 sselid M Grp S B x Z S x B
60 57 59 11 syl2anc M Grp S B x Z S inv g M x B
61 1 15 2 cntzel S B inv g M x B inv g M x Z S y S inv g M x + M y = y + M inv g M x
62 56 60 61 syl2anc M Grp S B x Z S inv g M x Z S y S inv g M x + M y = y + M inv g M x
63 55 62 mpbird M Grp S B x Z S inv g M x Z S
64 63 ralrimiva M Grp S B x Z S inv g M x Z S
65 10 issubg3 M Grp Z S SubGrp M Z S SubMnd M x Z S inv g M x Z S
66 65 adantr M Grp S B Z S SubGrp M Z S SubMnd M x Z S inv g M x Z S
67 5 64 66 mpbir2and M Grp S B Z S SubGrp M